CN106067692A - 飞机电气系统及其供电方法 - Google Patents

飞机电气系统及其供电方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106067692A
CN106067692A CN201610544236.0A CN201610544236A CN106067692A CN 106067692 A CN106067692 A CN 106067692A CN 201610544236 A CN201610544236 A CN 201610544236A CN 106067692 A CN106067692 A CN 106067692A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
circuit
unit
power cell
energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610544236.0A
Other languages
English (en)
Inventor
庄淑君
孙艺虔
张晓丽
孙远
杨胜杰
庄胤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Luoyang Juntaike Intelligent Technology Co Ltd
Original Assignee
Luoyang Juntaike Intelligent Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Luoyang Juntaike Intelligent Technology Co Ltd filed Critical Luoyang Juntaike Intelligent Technology Co Ltd
Publication of CN106067692A publication Critical patent/CN106067692A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1815—Rotary generators structurally associated with reciprocating piston engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • H02J7/0026—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/40—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • B60R16/033—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for characterised by the use of electrical cells or batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C5/00—Locomotives or motor railcars with IC engines or gas turbines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0036—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using connection detecting circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0086—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/022—
    • H02J7/027—
    • H02J7/045—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00302—Overcharge protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00304—Overcurrent protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00306—Overdischarge protection
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

本发明涉及一种飞机电气系统及其供电方法，本发明将以内燃机为动力的飞机用电设备根据功率特性进行区分，分为功率型用电单元和非功率型用电单元，功率型用电单元由功率单元供电，实现了能量供给侧和能量需求侧的匹配及平衡。本发明的飞机电气系统采用组合式超级电池提供电能，包括功率单元、能量单元和隔离充电单元，本发明通过采用组合式超级电池中的功率单元为启动电机供电，解决了目前采用蓄电池为启动电机供电导致蓄电池“超量配置”，对蓄电池电流冲击大，造成蓄电池寿命降低、其它用电单元供电不稳等问题，防止因蓄电池过度放电导致电机不能启动，影响内燃机正常工作。

Description

飞机电气系统及其供电方法
技术领域
本发明涉及一种飞机电气系统及其供电方法，属于电路系统应用技术领域。
背景技术
各种飞机已经成为人们日常的交通、运输及生产工具，如载人的大、中、小型客机，运输货物的运输机、各种特殊用处飞机、发动机动力无人机等。电气系统是飞机必不可少的一部分，飞机传统电气系统如图1所示，主要由机载发电机、电压调节器、蓄电池等构成，用电设备根据功率特性主要分为需要瞬态大功率的启动电机和持续小功率的其它机载用电装置，机载蓄电池是供电系统必不可少的电源之一，在飞机的内燃机启动时向启动电机供电；发动机不工作或发动机在不高的转速下工作时，蓄电池向飞机耗电装置供电；在耗电装置功率超过其发电装置功率时，蓄电池同发电机联合向耗电装置供电。飞机中的蓄电池既要负责提供机载用电装置(如仪表显示、程序自检、信号灯的闪亮、音响短时工作等小功率器件)的能量，又要负责提供发动机启动瞬间大功率的能量，在运行实践中，这种方案暴露出以下问题：
1.飞机发动机启动系统和其它用电装置不同用电特性对蓄电池性能要求差异很大：启动系统要求蓄电池放电倍率性能优异，而其它耗电装置则要求蓄电池具备一定容量即可、倍率性能要求不高，这种情况导致蓄电池为满足飞机发动机冷启动所需的瞬态大功率，不得不“超量配置”，使电池又大又笨重，既浪费资源也不经济。
2.当飞机发动机熄火状态下长时间使用飞机内的电器设备、熄火状态下使用外接电源设备、停机后忘记关闭耗电设备等情况，将导致蓄电池亏电而无法完 成飞机发动机的下次启动。
3.飞机发动机冷启动电流较大，对铅酸蓄电池的电流冲击较大，造成正极板活性物质脱落，使得铅酸电池组容量下降较快，使用寿命较短(一般为2～3年)，更换较为频繁，增加用户设备维护工作量和使用成本；飞机蓄电池使用过程中，由于使用人员或维护人员无法准确确认蓄电池使用状态，通常以飞机隔夜后启动不顺畅的现象作为判定蓄电池寿命终结的标准，而不是以蓄电池无法蓄电或无法正常供应飞机耗电装置用电作为蓄电池报废标准，造成蓄电池被“过早判废”。
4.飞机发动机启动(特别是冷启动)时，蓄电池瞬时电压降较大，造成飞机电压敏感设备(计算机系统、可编程逻辑控制器、电子设备等)无法正常工作，容易出现计算机紊乱、数据丢失及设备停止运行等故障，严重时甚至造成机载设备的意外损坏。
为此，有人提出在蓄电池两端并联超级电容的方式来共同为启动电机供电，虽然这种方案在一定程度上延长了蓄电池的使用寿命，但是蓄电池还是要承担功率型用电单元的启动任务，并没有从根本上解决蓄电池为功率型用电单元供电导致对蓄电池电流冲击大，造成蓄电池寿命降低等问题；而且由于蓄电池与功率型用电单元电压“箝位”问题，这种改进对内燃机启动问题的改善也很有限。
发明内容
本发明的目的是一种飞机电气系统及其供电方法，以解决目前采用能量单元来为内燃机启动电机供电所导致对能量单元功率要求较高，内燃机启动效果差，能量单元“超量配置”以及易受到大电流冲击影响寿命等问题。
本发明为解决上述技术问题而提供一种飞机电气系统，包括启动电机、机载发电机和机载耗电装置，该电气系统还包括能量单元和功率单元，能量单元和功率单元输出端之间连接有隔离充电单元，能量单元输出端供电连接机载用电装置，功率单元输出端供电连接启动电机，所述隔离充电单元用于在功率单元电量不足时或启动电机工作前充电，在其它时候断开功率单元与能量单元的电流通 路，所述的能量单元为储能器件，所述的功率单元为高倍率放电的储能器件。
所述的隔离充电单元包括充电电路，所述的充电电路为AC-DC-AC-DC开关电路、AC-DC开关电路、DC-AC-DC开关电路或DC-DC开关电路。
所述的AC-DC-AC-DC开关电路包括依次连接的输入整流滤波电路、高频变压器和输出整流滤波电路，所述输入整流滤波电路的输入端用于连接交流输入，经该开关电路处理后转换为与功率单元相适配的直流电输入到功率单元。
所述的AC-DC开关电路包括依次连接的变压器、整流滤波电路和稳压及限流电路，该开关电路的输入端用于连接交流输入，经该开关电路处理后转换为与功率单元相适配的直流电输入到功率单元，为功率单元充电。
所述的DC-AC-DC开关电路包括依次连接的高频变压器和输出整流滤波电路，高频变压器的一侧用于连接直流输入，经该开关电路处理后转换为与功率单元相适配的直流电输入到功率单元，为功率单元充电。
所述的DC-DC开关电路包括依次连接的电压变换电路和稳压及限流电路，电压变换电路输入端用于连接直流输入，经该开关电路处理后转换为与功率单元相适配的直流电输入到功率单元，为功率单元充电。
所述的功率单元为超级电容器单体、通过超级电容器单体串并联组成的模块或者电容器阵列。
本发明还提供了一种飞机电气系统的供电方法，该方法将飞机的用电设备根据功率特性进行区分，分为功率型用电单元和非功率型用电单元，功率型用电单元由功率单元供电，非功率型用电单元由能量单元供电，功率单元和能量单元之间通过隔离充电单元隔离，当功率型用电单元需要供电时，由隔离充电单元断开功率单元与能量单元的电气连接，只采用功率单元为功率型用电单元供电，在功率单元电量低于设定值时或功率型用电单元工作前，功率单元在隔离充电单元的控制下由能量单元或者外接电源充电，所述的能量单元为储能器件，所述的功率 单元为高倍率放电的储能器件。
所述的隔离充电单元具有防反充功能，禁止功率单元向能量单元放电。
所述隔离充电单元包括充电电路，所述的充电电路为AC-DC-AC-DC开关电路、AC-DC开关电路、DC-AC-DC开关电路或DC-DC开关电路。
本发明的有益效果是:本发明飞机电气系统采用组合式超级电池提供电能，组合式超级电池包括并联的瞬态动力功率补偿器和能量单元，瞬态动力功率补偿器包括串接的功率单元和隔离充电单元，启动电机连接到串接的隔离充电单元和功率单元之间，隔离充电单元用于在能量单元或发电机不给功率单元充电时，断开功率单元与能量单元的电流通路，并用于在功率型用电单元工作前或功率单元电量不足时，为功率单元充电。本发明通过仅采用组合式超级电池中的功率单元为启动电机供电，解决了目前采用蓄电池为功率型用电单元供电导致蓄电池“超量配置”，对蓄电池电流冲击大，造成蓄电池寿命降低、其它用电单元供电不稳等问题，防止因蓄电池过度放电导致启动电机不能启动，影响内燃机正常工作，同时利用功率单元承担瞬态大功率作业任务，能够提高启动电机的工作性能。本发明飞机电气系统所采用的组合式超级电池中的能量单元不再承担瞬态大功率作业任务，只负责小功率负载的持续供能，不受大电流冲击损坏，寿命更长，避免能量单元被“过早”判废，造成浪费，且在选型配置上可以“瘦身”，实现小型化、轻量化和飞机总体布置的便捷化；仅依靠功率单元进行启动，使内燃机的启动性更好，尤其是在低温启动性。
附图说明
图1是传统飞机电气系统结构框图；
图2-a是本发明飞机电气系统系统结构框图；
图2-b是本发明飞机电气系统结构框图；
图3-a是本发明实施例中采用AC-DC-AC-DC开关电路的结构示意图；
图3-b是本发明实施例中采用AC-DC开关电路的结构示意图；
图4-a是本发明实施例中采用DC-AC-DC开关电路的结构示意图；
图4-b是本发明实施例中采用DC-DC开关电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
本发明的一种飞机电气系统的实施例。
飞机已经成为人们日常的交通、运输及生产工具，飞机在启动过程中，一般需要启动电机的带动，启动电机作为功率型用电单元，在启动时需要瞬态大功率，本发明采用功率单元为其供电。在同一电气系统中，功率型用电单元与非功率型用电单元是相对的概念。功率型用电单元具备持续用电时间短(小于10秒)、大功率(额定电流一般在几十安培以上)的用电特征，在飞机的电气系统中，内燃机启动电机就是该电气系统中的功率型用电单元；非功率型用电单元具备持续用电时间可长可短、小功率(额定电流一般在几十安培以下)的用电特征，在飞机的电气系统中，仪表显示、程序自检、信号灯的闪亮、音响短时工作等小功率器件均为能量型用电单元。
下面以一种具体的飞机电气系统为例来进行说明。本实施例中的飞机电气系统，如图2-a和2-b所示，包括机载发电机7、启动电机1、机载耗电装置6和组合式超级电池，由组合式超级电池为启动电机1和机载耗电装置6供电，组合式超级电池包括能量单元5和功率单元4，能量单元5和功率单元4输出端之间连接有隔离充电单元3，能量单元5输出端供电连接机载用电装置6，用于为机载耗电装置6提供电能，功率单元4输出端通过启动开关2供电连接启动电机1，机载发电机7的电压由电压调节器8调节，用于实现机载发电机7电压的稳定输出。当飞机启动前，能量单元5或外接电源首先给功率单元4充电；当内燃机启动时，功率单元4与能量单元5之间的电流通路已经通过隔离充电单元3断开，闭合启动开关2，仅由功率单元4为启动电机2供电，由启动电机启动飞机内燃 机；当内燃机启动完成后，断开启动开关2，隔离充电单元3判断功率单元4电量是否充足，若不足，则机载发电机通过隔离充电单元3为功率单元4充电，若电量充足，则不充电。同时隔离充电单元3具备防反充功能，禁止功率单元4向能量单元5放电。
可见，该电气系统中的功率单元4仅用于飞机发动机启动，不向机载耗电装置6供电，该单元可独立完成飞机发动机启动任务；能量单元5仅用于给机载耗电装置6供电，不向发动机启动电机供电；功率单元4与能量单元5通过充电及保护单元隔离开来，其电压平台是独立的；一般地，功率单元4的开路电压与启动电机1的最高工作电压接近，高于能量单元5的开路电压；机载发电机7、能量单元5可以通过隔离充电单元3对功率单元充电，飞机外接的交流或直流电源也可以通过隔离充电单元3对功率单元4充电。
功率单元4可以是超级电容器单体、由超级电容器单体通过串并联组成的模块，或者传统电容器阵列，如图2-a所示。功率单元也可采用倍率性能及低温性能优异的储能器件，如图2-b所示，储能器件可为具备高倍率放电特性蓄电池，比如锂离子电池(磷酸铁锂系、三元系、锰酸锂系、钛酸锂系等)和卷绕式高倍率铅酸电池，也可以是低温高倍率锂电池和低温高倍率铅酸电池。能量单元可以是铅酸电池，也可以是镍氢电池，还可以是锰酸锂电池、磷酸铁锂电池、三元电池、钛酸锂电池等其中的任意一种。
隔离充电单元具备隔离和充电的作用，能够将功率单元4和能量单元5在电气上隔离开来，也能对功率单元4进行充电，该隔离充电单元可以通过能量单元或发电机对功率单元充电，也可以通过外接交流或直流电源对功率单元充电，根据充电输入类型的不同，隔离充电单元的充电电路为AC-DC-AC-DC开关电路、AC-DC开关电路、DC-AC-DC开关电路或DC-DC开关电路。
当采用交流输入时，例如市电网，隔离充电单元采用AC-DC-AC-DC开关电路， 具体结构如图3-a所示，包括依次连接的输入整流滤波电路、高频变压器和输出整流滤波电路，该开关电路有相应控制电路，交流输入经该开关电路接入功率单元。处理过程如下：交流输入通过整流滤波电路进行整流滤波处理后变换为直流，然后进入到高频变压器进行逆变和高频变换处理，输出频率变换后的交流电，最后进入到输出整流滤波电路，由输出整流滤波电路对变换后的交流电进行整流、滤波处理，得到与功率单元相适配的直流电，为功率单元充电。该开关电路的充电过程由控制电路根据电压环路和电流环路采集到开关电路的信号通过驱动电路进行控制。同时为了实现对开关电路的保护，该隔离充电单元还设置有保护电路。
当隔离充电单元采用AC-DC开关电路时，其具体电路如图3-b所示，该开关电路包括依次连接的变压器、整流滤波电路和稳压及限流电路，交流电源经该开关电路接入功率单元。该开关电路的处理过程如下：交流电源通过变压器变压后，进入到整流滤波电路对变压后的交流电进行整流和滤波，通过稳压及限流电路输入到功率单元，实现对功率单元的充电。该开关电路的控制可通过在开关电路上设置开关来实现，同时为了实现对开关电路的保护，该隔离充电单元还设置有保护电路。
当隔离充电单元采用DC-AC-DC开关电路时，其具体电路结构如图4-a所示，包括依次连接的高频变压器和输出整流滤波电路，以及相应的控制电路，直流输入经该开关电路接入功率单元。该开关电路的处理过程如下：高频变压器将直流输入进行逆变和频率变换，并将得到变频后的交流电输入到输出整流滤波电路，经输出整流滤波电路对变频后的交流电进行整流和滤波，得到与功率单元相适配的直流电，为功率单元充电。整个开关电路由控制电路控制，控制电路根据电压环路和电流环路采集到开关电路的信号通过驱动电路进行控制。同时为了实现对开关电路的保护，该隔离充电单元还设置有保护电路。
当隔离充电单元采用DC-DC开关电路时，其具体电路结构如图4-b所示，包括 依次连接的电压变换电路和稳压及限流电路，直流输入经该开关电路接入功率单元进行充电。该开关电路的处理过程如下：直流输入通过电压变换电路变压后，进入稳压及限流电路，经稳压及限流电路得到与功率单元相适配的直流电，输入到功率单元，从而实现对功率单元的充电。该开关电路的控制可通过在开关电路上设置开关来实现，同时为了实现对开关电路的保护，该隔离充电单元还设置有保护电路。
隔离充电单元可根据充电输入类型的不同选择不同的充电结构，当充电输入类型既有交流输入又有直流输入时，可将直流输入对应的开关电路和交流输入对应的开关电路进行组合。
此外，根据需要，本发明所采用的组合式超级电池还包括相应的外围电路，该外围电路包括检测电路、保护及均衡电路和管理及显示模块，通过检测电路实时检测功率单元的电量，通过保护及均衡电路实现功率单元的均衡保护、充电保护、放电保护、过压保护、欠压保护、过流保护、过温保护和短路保护功能等，通过管理及显示模块实现对功率单元的管理和参数显示。检测电路、保护及均衡电路和管理及显示模块可根据需要实现的功能进行设计，各功能电路的实现对本领域的技术人员而言属于常规技术手段，这里不再给出具体的电路说明。
本发明的飞机电气系统的供电方法的实施例
本实施例中的供电方法针对的是飞机电气系统，该方法将飞机的用电设备根据功率特性进行区分，分为功率型用电单元和非功率型用电单元，本实施例中功率型用电单元指的是启动电机，非功率型用电单元指的是除启动电机之外的其它机载用电装置，该电气系统采用由功率单元、隔离充电单元和能量单元构成的组合式超级电池供电，功率型用电单元(启动电机)由功率单元供电，当内燃机启动时，功率单元与能量单元的电气连接通过隔离充电单元断开，只采用功率单元为启动电机供电；非功率型用电单元(其他机载用电装置)由能量单元或机载发 电机供电；隔离充电单元具备防反充功能，禁止功率单元向能量单元放电，实现了能量供给侧和能量需求侧的匹配和平衡。隔离充电单元包括充电电路，充电电路为AC-DC-AC-DC开关电路、AC-DC开关电路、DC-AC-DC开关电路或DC-DC开关电路，各开关电路的具体实现方式已在供电系统的实施例中进行了详细说明，这里不再赘述。
该方法针对系统实施例中飞机电气系统的供电过程如下：当飞机启动前，能量单元5或外接电源首先给功率单元4充电；当内燃机启动时，功率单元4与能量单元5之间的电流通路通过隔离充电单元3断开，闭合启动开关2，仅由功率单元4为启动电机1供电，由启动电机启动飞机内燃机；当内燃机启动完成后，断开启动开关2，隔离充电单元3判断功率单元4电量是否充足，若不足，则机载发电机7通过隔离充电单元3为功率单元4充电，若电量充足，则不充电；启动完成后，机载发电机7开始向机载用电装置6供电，并且给能量单元5充电以及在功率单元4电量不足时给其充电，在机载发电机无法满足机载用电装置时，由能量单元与机载发电机一起为机载用电装置供电；当机载发电机7停止工作时，控制隔离充电单元断开功率单元4与能量单元5之间的电气连接，若机载用电装置6继续工作，则此时所需电能完全由能量单元5提供；隔离充电单元具备防反充功能，任何时候功率单元4都不能向能量单元5放电，从而保证功率单元4能够进行后续的启动。
本发明的飞机电气系统采用组合式超级电池供电，利用组合式超级电池的功率单元为启动电机提供电能，使能量单元不再承担瞬态大功率作业任务，能量单元(蓄电池)只负责小功率负载的持续供能，避免了能量单元受大电流冲击，可有效提高其使用寿命。同时，在能量单元选型配置上可以“瘦身”，实现小型化、轻量化。此外，功率单元仅用于为启动电机供电，隔离充电单元具备防反充功能，任何时候功率单元都不能向能量单元放电，对功率单元有一定的保护作用。同时 依靠本发明的瞬态动力功率补偿器进行启动，内燃机启动性更好，尤其是低温启动性更好，能量单元不会出现瞬时较大电压降的情况，保证飞机电气系统能够稳定工作，减少非功率型用电单元因电能质量不稳造成的损坏。
本发明将飞机用电设备分为功率型用电单元和非功率型用电单元，功率型用电单元仅由瞬态动力功率补偿器中的功率单元供电，非功率型用电单元由与瞬态动力功率补偿器并联的能量单元或发电机供电，达到能量供给侧和能量需求侧的匹配和平衡，使飞机供电系统得到优化，延长寿命，提高性能，减少资源浪费和系统维护工作量，并通过轻量化和更高效率的功率单元的采用，实现节能减排。

Claims (10)

1.一种飞机电气系统，包括启动电机、机载发电机和机载耗电装置，其特征在于，该电气系统还包括能量单元和功率单元，能量单元和功率单元输出端之间连接有隔离充电单元，能量单元输出端供电连接机载用电装置，功率单元输出端供电连接启动电机，所述隔离充电单元用于在功率单元电量不足时或启动电机工作前充电，在其它时候断开功率单元与能量单元的电流通路，所述的能量单元为储能器件，所述的功率单元为高倍率放电的储能器件。
2.根据权利要求1所述的飞机电气系统，其特征在于，所述的隔离充电单元包括充电电路，所述的充电电路为AC-DC-AC-DC开关电路、AC-DC开关电路、DC-AC-DC开关电路或DC-DC开关电路。
3.根据权利要求2所述的飞机电气系统，其特征在于，所述的AC-DC-AC-DC开关电路包括依次连接的输入整流滤波电路、高频变压器和输出整流滤波电路，所述输入整流滤波电路的输入端用于连接交流输入，经该开关电路处理后转换为与功率单元相适配的直流电输入到功率单元。
4.根据权利要求2所述的飞机电气系统，其特征在于，所述的AC-DC开关电路包括依次连接的变压器、整流滤波电路和稳压及限流电路，该开关电路的输入端用于连接交流输入，经该开关电路处理后转换为与功率单元相适配的直流电输入到功率单元，为功率单元充电。
5.根据权利要求2所述的飞机电气系统，其特征在于，所述的DC-AC-DC开关电路包括依次连接的高频变压器和输出整流滤波电路，高频变压器的一侧用于连接直流输入，经该开关电路处理后转换为与功率单元相适配的直流电输入到功率单元，为功率单元充电。
6.根据权利要求2所述的飞机电气系统，其特征在于，所述的DC-DC开关电路包括依次连接的电压变换电路和稳压及限流电路，电压变换电路输入端用于连接直流输入，经该开关电路处理后转换为与功率单元相适配的直流电输入到功率单元，为功率单元充电。
7.根据权利要求1所述的飞机电气系统，其特征在于，所述的功率单元为超级电容器单体、通过超级电容器单体串并联组成的模块或者电容器阵列。
8.一种飞机电气系统的供电方法，其特征在于，该方法将飞机的用电设备根据功率特性进行区分，分为功率型用电单元和非功率型用电单元，功率型用电单元由功率单元供电，非功率型用电单元由能量单元供电，功率单元和能量单元之间通过隔离充电单元隔离，当功率型用电单元需要供电时，由隔离充电单元断开功率单元与能量单元的电气连接，只采用功率单元为功率型用电单元供电，在功率单元电量低于设定值时或功率型用电单元工作前，功率单元在隔离充电单元的控制下由能量单元或者外接电源充电，所述的能量单元为储能器件，所述的功率单元为高倍率放电的储能器件。
9.根据权利要求8所述的飞机电气系统的供电方法，其特征在于，所述隔离充电单元具有防反充功能，禁止功率单元向能量单元放电。
10.根据权利要求8所述的飞机电气系统的供电方法，其特征在于，所述隔离充电单元包括充电电路，所述的充电电路为AC-DC-AC-DC开关电路、AC-DC开关电路、DC-AC-DC开关电路或DC-DC开关电路。
CN201610544236.0A 2016-04-18 2016-07-12 飞机电气系统及其供电方法 Pending CN106067692A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610243917.3A CN105790364A (zh) 2016-04-18 2016-04-18 内燃机车辆电气系统及其供电方法
CN2016102439173 2016-04-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106067692A true CN106067692A (zh) 2016-11-02

Family

ID=56397056

Family Applications (11)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610243917.3A Pending CN105790364A (zh) 2016-04-18 2016-04-18 内燃机车辆电气系统及其供电方法
CN201610544270.8A Pending CN106100039A (zh) 2016-04-18 2016-07-12 内燃机车电气系统及其供电方法
CN201610544302.4A Pending CN106043174A (zh) 2016-04-18 2016-07-12 内燃机车辆电气系统及其供电方法
CN201610545549.8A Pending CN106080243A (zh) 2016-04-18 2016-07-12 电动车电气系统及供电方法
CN201610545550.0A Pending CN106130103A (zh) 2016-04-18 2016-07-12 舰船电气系统及其供电方法
CN201620728690.7U Active CN205945193U (zh) 2016-04-18 2016-07-12 无线数据传输装置的电气系统
CN201610545818.0A Active CN106059034B (zh) 2016-04-18 2016-07-12 无线数据传输装置的电气系统及供电方法
CN201610545816.1A Pending CN106059193A (zh) 2016-04-18 2016-07-12 内燃发电机电气系统及其供电方法
CN201610544382.3A Pending CN106160159A (zh) 2016-04-18 2016-07-12 组合式应急保障电源及其供电方法
CN201620731180.5U Active CN205901410U (zh) 2016-04-18 2016-07-12 组合式应急保障电源
CN201610544236.0A Pending CN106067692A (zh) 2016-04-18 2016-07-12 飞机电气系统及其供电方法

Family Applications Before (10)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610243917.3A Pending CN105790364A (zh) 2016-04-18 2016-04-18 内燃机车辆电气系统及其供电方法
CN201610544270.8A Pending CN106100039A (zh) 2016-04-18 2016-07-12 内燃机车电气系统及其供电方法
CN201610544302.4A Pending CN106043174A (zh) 2016-04-18 2016-07-12 内燃机车辆电气系统及其供电方法
CN201610545549.8A Pending CN106080243A (zh) 2016-04-18 2016-07-12 电动车电气系统及供电方法
CN201610545550.0A Pending CN106130103A (zh) 2016-04-18 2016-07-12 舰船电气系统及其供电方法
CN201620728690.7U Active CN205945193U (zh) 2016-04-18 2016-07-12 无线数据传输装置的电气系统
CN201610545818.0A Active CN106059034B (zh) 2016-04-18 2016-07-12 无线数据传输装置的电气系统及供电方法
CN201610545816.1A Pending CN106059193A (zh) 2016-04-18 2016-07-12 内燃发电机电气系统及其供电方法
CN201610544382.3A Pending CN106160159A (zh) 2016-04-18 2016-07-12 组合式应急保障电源及其供电方法
CN201620731180.5U Active CN205901410U (zh) 2016-04-18 2016-07-12 组合式应急保障电源

Country Status (1)

Country Link
CN (11) CN105790364A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108075540A (zh) * 2017-12-15 2018-05-25 电子科技大学 一种用于直升机的大功率能源动力系统及控制方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105790364A (zh) * 2016-04-18 2016-07-20 洛阳尹太科智能科技有限公司 内燃机车辆电气系统及其供电方法
TWI626813B (zh) * 2017-01-26 2018-06-11 東莞崧騰電子有限公司 電子產品的充電裝置
CN107294166B (zh) * 2017-07-12 2019-10-08 长沙天仪空间科技研究院有限公司 一种星箭分离热刀解锁系统与方法
JP7124619B2 (ja) * 2018-10-04 2022-08-24 トヨタ自動車株式会社 エンジンの始動装置およびエンジンの始動方法
CN111725829B (zh) * 2019-03-19 2021-10-19 上海交通大学 用于船舶的分级复合储能系统
CN110001676A (zh) * 2019-04-28 2019-07-12 中车资阳机车有限公司 一种动力集中式内燃动车组列车供电系统
CN111016669B (zh) * 2019-12-06 2021-05-28 珠海格力电器股份有限公司 一种汽车能量回馈型主动均衡控制系统、方法、电动汽车
CN111030290B (zh) * 2019-12-30 2023-10-13 哈尔滨工程大学 一种半潜式无人潜器智能电源管理系统及方法
CN112455289A (zh) * 2020-04-27 2021-03-09 上海蓝诺汽车动力系统有限公司 车辆及用于车辆的多能源电池系统
CN113752969A (zh) * 2020-06-01 2021-12-07 上汽通用汽车有限公司 车辆电源系统及包括其的车辆
CN116848708A (zh) * 2021-09-18 2023-10-03 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池包和用电装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1553051A (zh) * 2003-12-19 2004-12-08 南京双登科技发展研究院有限公司 超级电容器在内燃机上的应用
EP2551987A1 (en) * 2010-03-23 2013-01-30 Panasonic Corporation Charging control apparatus, charging system, and charging control method
CN104285336A (zh) * 2012-03-13 2015-01-14 麦斯韦尔技术股份有限公司 电容器与电池组合
CN104442429A (zh) * 2013-09-12 2015-03-25 柯国平 一种双电池系统的车辆启动电源

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2776675B2 (ja) * 1992-01-29 1998-07-16 日本電気株式会社 携帯電話機用車載アダプタ装置
US6271642B1 (en) * 1998-02-13 2001-08-07 Johnson Controls Technology Company Advanced battery controller with state of charge control
US6747371B2 (en) * 2002-04-17 2004-06-08 Micrologic, Inc. Method of regulating power consumption by electronic equipment containing integral rechargeable backup batteries and used in systems where the equipment operates from a vehicle engine battery and the like, and improved apparatus therefor
CN201317281Y (zh) * 2008-12-16 2009-09-30 上海通用汽车有限公司 汽车电气系统
CN102653243A (zh) * 2011-03-01 2012-09-05 天津市松正电动汽车技术股份有限公司 带预充电路的电动汽车动力系统及控制策略
CN202978396U (zh) * 2012-12-06 2013-06-05 辽宁百纳电气有限公司 超级电容汽车发动机启动装置
CN103072492B (zh) * 2013-01-28 2015-05-13 吉林大学 一种纯电动客车用主动控制式复合电源及其控制方法
CN203275657U (zh) * 2013-06-17 2013-11-06 励精科技(上海)有限公司 具有多电源供给的卫星接收机
CN203780331U (zh) * 2014-04-08 2014-08-20 嘉兴敏凯汽车零部件有限公司 一种电动车起步加速控制系统
CN105291868B (zh) * 2014-07-02 2019-06-07 比亚迪股份有限公司 车辆动力系统及具有其的车辆
CN204929197U (zh) * 2015-09-28 2015-12-30 常州信息职业技术学院 一种温控散热装置
CN205081545U (zh) * 2015-10-15 2016-03-09 中国第一汽车股份有限公司 电力辅助涡轮增压器的超级电容器启动电源
CN105790364A (zh) * 2016-04-18 2016-07-20 洛阳尹太科智能科技有限公司 内燃机车辆电气系统及其供电方法
CN205989665U (zh) * 2016-07-12 2017-03-01 洛阳尹太科智能科技有限公司 电动车电气系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1553051A (zh) * 2003-12-19 2004-12-08 南京双登科技发展研究院有限公司 超级电容器在内燃机上的应用
EP2551987A1 (en) * 2010-03-23 2013-01-30 Panasonic Corporation Charging control apparatus, charging system, and charging control method
CN104285336A (zh) * 2012-03-13 2015-01-14 麦斯韦尔技术股份有限公司 电容器与电池组合
CN104442429A (zh) * 2013-09-12 2015-03-25 柯国平 一种双电池系统的车辆启动电源

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108075540A (zh) * 2017-12-15 2018-05-25 电子科技大学 一种用于直升机的大功率能源动力系统及控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106059034B (zh) 2019-04-09
CN106130103A (zh) 2016-11-16
CN106059034A (zh) 2016-10-26
CN205945193U (zh) 2017-02-08
CN106059193A (zh) 2016-10-26
CN205901410U (zh) 2017-01-18
CN105790364A (zh) 2016-07-20
CN106100039A (zh) 2016-11-09
CN106043174A (zh) 2016-10-26
CN106160159A (zh) 2016-11-23
CN106080243A (zh) 2016-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106067692A (zh) 飞机电气系统及其供电方法
CN205622303U (zh) 利用超级电容实现不间断供电的电流互感器取电电源电路
CN205945204U (zh) 一种组合式应急保障电源
CN105680554A (zh) 一种无人机的供配电控制装置
CN210137209U (zh) 轻便型一体化不间断交直流电源
CN103151799B (zh) 一种微电网供电系统及控制方法
CN106787045B (zh) 直流电源系统及其控制方法
CN105428735A (zh) 一种储控一体化太阳能锂电池模块
CN105762885A (zh) 组合式超级电池及其供电方法
CN109088461A (zh) 一种充放电独立的多路不同种类电池组并联控制装置及方法
CN205355198U (zh) 一种无人机电能量管理系统
CN205945101U (zh) 组合式超级电池
CN111769338A (zh) 一种航空配电产品充电器对蓄电池的充电方法
CN201829994U (zh) 一种铁路机车电源系统
KR101550304B1 (ko) 휴대형 자가 발전 장치
CN205646974U (zh) 瞬态动力功率补偿器
JP2011154925A (ja) リチウムイオン組電池の充電システムおよび充電方法
CN105680544A (zh) 瞬态动力功率补偿器及补偿供电方法
CN114336923A (zh) 太阳能混合供电模块和混合供电方法
CN205989665U (zh) 电动车电气系统
CN105914860A (zh) 一种组合式超级电池及其供电方法
CN111371152A (zh) 一种用于可充电电池的充电管理系统及基于该系统的充电方法
CN205646975U (zh) 一种组合式超级电池
CN206041609U (zh) 一种低压ups开关电源一体化电源管理设备
CN205930590U (zh) 内燃机车辆电气系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20161102

RJ01 Rejection of invention patent application after publication